一体化教学案例设计研究*——基于数控技术专业零件设计与加工类核心课程

张 旭，李玉爽，戴晓东，张广祥

（芜湖职业技术学院，安徽 芜湖 241006）

在职业教育实践中，对专业课程尤其是专业核心课程的知识内容进行梳理归纳，设计并实施具有贯穿融合专业知识体系特征的一体化教学案例，有利于推进专业课程建设，提升人才培养质量。

1 专业课程教学实施中存在的问题

1.1 课程建设内容局限并且缺乏学科活力

1）数控技术专业课程基本概况。数控技术专业作为传统的职业教育专业，在服务社会经济建设方面具有很强的竞争力，专业课程在教学实施过程中具有很强的实践性[1]。一方面，在专业基础课程中，识图与制图 （机械制图）课程要求学生具备识读零件图和装配图的能力，掌握机械制图知识，能够利用手工绘图工具，对各种常见的机械零件或整机进行测绘，具备基本的零部件设计能力。另一方面，在专业核心课程中，计算机辅助设计 （Computer Aided Design， CAD）/计 算 机 辅 助 制 造（Computer Aided Manufacturing，CAM）等设计类课程要求学生能够熟练掌握三维数字化造型软件，构建学生创新设计能力；工艺类课程要求学生掌握数控加工工艺知识，能够通过对产品进行结构工艺性、机床、夹具、刀具等方面的问题分析，合理制定零件的加工工艺规程；加工类课程则要求学生具备使用加工工具或机床设备的能力，通过正确操作实践，加工出合格的零件。

2）核心课程建设缺乏活力。从上述表述可以看出，数控技术专业人才培养的核心要义集中在零件的设计和加工制造环节，设计类课程、工艺类课程和加工类课程在整个专业的课程建设中应该互融互通，构建从零件数字化设计到零件加工生产的整体式专业实施体系。然而，在实际课程教学实施过程中，各类别的课程实施 “各自为政”，专业任课老师在教学实施过程中鲜有体现综合知识内容的教学设计，学生在知识的学习过程中仅能够认知到单门课程的知识 “小池塘”，很难学习到专业知识体系的 “江河湖海”。单一化的课程建设思路阻碍了课程知识在专业知识体系中的有效流通，让专业课程建设，尤其是核心课程的有机构建失去了应有的活力，人才培养的质量和效率大打折扣。

1.2 知识体系构建独立并且缺乏多元合力

1）专业知识体系建设的重要性。首先，数控技术专业建设是系统性的工程，专业建设的重心是人才培养体系的构建[2]。要紧盯 “需求侧”，持续优化 “供给侧”，对于数控专业来说，人才培养要结合市场经济建设需求、产业技术发展需求、职业岗位能力需求等诸多 “需求侧”，不断优化专业人才培养的 “供给侧”，人才培养方案的优化本质上就是人才培养的知识体系的重构重建，使其更加符合时代的需求，保障数控技术专业人才的输送能力。其次，科学完善的专业知识体系能够在育人机制上实现良好的顶层设计，从数控技术的岗位需求到核心课程设置、从数控理论知识到加工实践技能、从实验实训到师资建设等多方面形成育人机制协同发展。最后，科学的专业知识体系建设能够大大提升人才培养质量和培养效率，尤其是在高职扩招100万人的大背景下显得尤为突出。

2）专业知识体系构建缺乏合力。数控专业知识体系构建过程中重要的要素有2个方面：一是核心课程知识体系；二是企业生产实践资源。不同的核心课程知识体系对于专业知识体系的建设来说是主体，而充当客体的企业生产实践资源是对主体的充实与强化，只有当专业知识体系建设中主体和客体形成合力，才能持续推动知识体系的构建与完善。现阶段存在的问题主要源自于2个方面：一是主体间没有形成合力；二是主体和客体间没有形成有效合力。数控技术专业的设计类课程、工艺类课程和加工类课程作为专业核心课程，是构成专业知识体系的主体，但是课程建设和实施上的独立导致不同主体相互间缺乏知识体系构建和人才培养的合力，而 “产教融合，校企合作”机制落实难的问题致使专业课程知识和企业生产实践相脱节，不能有机衔接，因此主体和客体间的合力难以形成。

1.3 教研活动开展不足并且缺乏内生动力

任何专业的人才培养一线都是课堂，不同学科的知识和教学内容需要从不同的课堂呈现给学生，因此，专业教师定期开展教研活动，通过对整体专业知识体系构建、教学组织实施方式方法、成绩考评管理等方面的探讨研究，强化不同教师和学科间的纽带关系，可以从教学端提升教育教学水平和人才培养质量。在实际教学开展过程中，相当数量的任课教师更倾向于 “各人自扫门前雪，不管他人瓦上霜”，在校工作时间少，教研活动难以组织开展，教育教学研究探讨氛围不浓厚，专业课程教学互融互通机制的形成缺乏推动力，专业课程建设难以在教学一体化方面形成加速度。

1.4 人才培养模式传统并且缺乏办学水平

数控技术专业的人才培养模式在很长一段时间以来保持着 “教、学、做”的基本模式，在职业教育育人模式不断推陈出新的时代，德国 “双元制”“基于工作过程的教学方法”等育人理念引入中国本土[3]，但由于社会文化背景和经济基础的不同，很多职业教育理念引入中国后产生了 “水土不服”现象。

本质上，数控技术专业的人才培养模式依旧没有改变，专业核心课程依旧采用 “教、学、做”的育人模式，新课程、新方法的试点改革不够深入，课程建设和发展已经滞后于社会需求发展，数控技术专业整体的育人水平和育人质量不够高。

2 一体化教学案例研究的意义

上述问题的产生在很大程度上归结于教师层面缺乏有效的教学研究活动，在数控技术专业的知识体系建设上和课程组织实施上缺少统揽性的抓手。因此，专业课程间尤其是专业核心课程间的一体化教学案例研究就显得意义重大。

2.1 有利于构建专业核心课程间的知识逻辑体系

工科专业课程的学习十分注重不同课程之间知识逻辑体系的构建[4]。数控技术专业课程构建主要围绕产品的数控加工制造展开，从零件图纸到毛坯选择，再到加工工艺的制定，其知识结构存在极强的逻辑关系。设计一体化教学案例能够打破传统课程教学实施中单一化的课程建设思路壁垒，避免课程实施上的 “各自为政”，能够将专业核心课程间的知识内容有机串联起来，实现知识内容的有机融合贯通，提升课程间的内在逻辑关系，形成专业教学主体间的合力。

2.2 有利于激发校企合作活力

一体化教学案例设计离不开企业生产实践。大量优质的一体化教学案例必须从生产中汲取，而培养的高素质技能型人才也将更好地服务企业，学校和企业在人才培养的核心问题上能够相辅相成，对于学校专业建设和企业发展是双赢的局面。一体化教学案例设计要求理论知识联系生产实际，要创新设计思路，把生产中的知识和技术转化为案例的丰富内涵，为此就要求加强学校或专业与企业间的交流合作，扎实推进校企人才联合培养机制的探究，深度激发校企之间的合作活力，这也很好地解决了上文中提到的 “客体”的问题。

2.3 有利于提升师资队伍的教学水平

优质的一体化教学案例设计离不开教师队伍的交流合作。首先，通过一体化教学案例设计研究，能够很好地将专业课程教师凝聚在一起，更容易集思广益，把优质的教学思路和教学方法融入到案例中，从而提升教学质量。其次，教师在交流探讨中更容易激发自身创造性思维，将教学内容设计和课堂组织实施开展得更具创造性和实效性。最后，一体化教学案例设计研究能够提升专业教学团队的整体专业素养，教师之间的沟通交流也是相互学习、进步的过程[5]，在充分的交流讨论中丰富教师自身的专业知识，拓展学科视野，增强专业综合素养。

2.4 有利于创新人才培养模式

在教学过程中采用一体化教学案例，使得课堂教学不仅仅局限于 “教、学、做”的固定循环套路。因为案例中融合了专业的多课程知识内容，所以一体化教学案例的应用能够让教师以更加宽广的专业视野启迪学生，用类似于 “思维导图”的方式引导学生对专业知识体系进行构建。一体化教学案例更加注重学生对科学知识理解能力的培养，在人才培养模式上具有较大的实践创新。

3 一体化教学案例设计路径探究

3.1 重塑专业知识体系

由于一体化教学案例的本质特征在于案例本身对于专业知识内容的容纳量，因此在案例开发路径方面需要追本溯源。首先，要梳理各专业核心课程的知识内容，绘制知识结构框架图，在知识结构框架中提取重要知识点，归纳分类；其次，通过比对分析不同课程间的相近或相关知识点，进行不同课程间知识点的整合重塑；再次，根据产品加工制造的生产实际情况，梳理重塑后不同类别知识点之间的内在逻辑关系，根据内在逻辑关系把知识点进行串联，构成逻辑化、一体化的知识点，并据此分别设计案例要素；最后，将不同的要素科学整合，形成最终的案例模型。

3.2 积极落实课程教法改革

数控技术专业作为传统的职业教育专业，专业建设虽经过多年发展和改革，但授课方式方法相对来说较为陈旧。例如，制图识图类的课程仍然以传统课堂讲授为主，是 “填鸭式”的老方法，学生无法直观感受工程图纸在加工制造、检验检测、安装配合中的实际应用。新时代职业教育要求学生具有更多的沉浸式学习体验，一体化教学案例能够很好地满足这一要求，这就要求对专业课程教学实施进行深入改革，这对任课教师尤其是老教师来说是较大挑战，需要多方出台切实可行的改革实施方案[6]，把一体化教学案例落实到教学课堂。

3.3 加强校企协同育人合作

职业教育离不开校企合作，数控技术专业的人才培养更加离不开校企合作。通过校企合作的方式建立校企人才联合培养机制，促进企业的生产技术知识向职业教育流通，这有助于高质量复合型人才的培养，让人才具备更好地服务社会的业务能力。在具体实施上，可以通过成立校企人才培养工作站，聘请企业一线技术能手、业务骨干、匠人能人等技术群体，联合专业教师骨干开发、打磨、提升一体化教学案例，构建标准的教学资源库，推进一体化教学资源建设。

4 采用一体化教学案例的专业课程建设

以数控技术专业为例，探讨设计零件设计与加工类核心课程的一体化教学案例，为专业课程建设提供参考。

1）识图与制图课程。要求学生能够正确读懂图纸，能够对零件表达、尺寸公差、技术要求等内容进行技术分析，能够利用绘图工具规范制图，涉及制图规范、零件结构表达、尺寸标注、形位公差标注、工艺要求等知识点。图1为轴类零件工程图样示意图。

图1 轴类零件工程图样示意图

2）零件三维设计课程。要求学生在读懂图纸的基础上，利用三维造型软件，对零件进行数字化建模，涉及的知识点主要是各结构的特征生成方法。图2为零件的三维造型设计示意图。

图2 零件的三维造型设计示意图

3）加工工艺类课程。要求学生在读懂图纸的基础上分析零件结构工艺性，合理编制加工工艺文件，涉及识图、毛坯选择、基准定位、工艺策略、工序技术要求、机床设备、刀具切削等知识点。

4）编程加工课程。要求学生能够在正确读懂图纸的基础上，依据加工工艺文件，编写数控加工程序，进行加工模拟仿真，涉及的知识点集中在程序编写规范、执行加工工艺文件、进行仿真加工。图3为零件的仿真加工示意图。数控加工程序的部分代码示例如下。

O0001;

G21 G99;

T0101;

M03 S800;

G00 X42.Z2.;

G71 U1.R1.;

G71 P01 Q02 U0.4 W0.F0.3;

N01 G00 X0.;

G01 Z0.;

G03 X20.Z-10.R10.;

G01 X27.Z-20.;

5）加工操作类课程。要求学生将零件成品（见图4）在机床上加工制造出来，课程教学主要目的是培养学生机床操作能力和安全生产意识。

图3 零件的仿真加工示意图

图4 零件成品

5 结束语

通过具体实施案例，一体化教学案例能够在专业知识框架构建和课程知识融通、衔接方面起到关键的纽带作用，学生能够通过一体化教学案例对不同课程知识和技能深入理解领悟，能够从全局把控知识和技能的学习，体现出一体化教学案例在教学实践、高质量人才培养方面的巨大优势。